- •Вопрос № 1.Метод и законы.
- •Вопрос №2.
- •Вопрос №3.
- •Вопрос №4 Теплоёмкость.
- •Вопрос №5
- •Вопрос №6
- •Второе начало термостатики
- •Вопрос 19.
- •Истечение паров, жидкостей и газов.
- •Истечение сжимаемых жидкостей (паров и газов).
- •Переход через критическую скорость (сопло Лаваля).
- •Особенности истечения из каналов переменного сечения.
- •Дросселирование.
- •Циклы газотурбинных установок (гту)
- •Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания
- •Теплопередача.
- •Основы теории теплообмена.
- •Теплопроводность.
- •Дифференциальное уравнение теплопроводности.
- •Решение:
- •Лучистый теплообмен.
- •Решение:
- •Холодильные установки.
- •Воздушная холодильная установка
- •Аборбционная холодильная установка
- •Газотурбинные установки.
Вопрос 19.
Следствия второго начала термостатики широко применяются в термодинамических расчетах и формулируются на основе анализа его математического выражения (162), (163).
Следствие I. Совместное выражение первого начала термодинамики и второго начала термостатики позволяет получить дифференциальное уравнение термодинамики, которое связывает между собой все термодинамические свойства веществ
T ds= cv dT + = cp dT + .
Следствие II. Координаты Т - S являются универсальными координатами термодинамического теплообмена.
Следствие III. Адиабатный процесс является процессом изоэнтропийным.
Так как в адиабатном процессе теплообмен отсутствует (Q = 0), то, согласно второму началу термостатики (162), в таком процессе изменение энтропии dS = 0 (S = idem). Согласно этому следствию, показатель адиабатного процесса ( ) равен показателю изоэнтропийного процесса ( )
.
Следствие IV. Коэффициент полезного действия и холодильный коэффициент термодинамических циклов тепловых машин не зависят от вида цикла и природы рабочего тела, а определяются лишь средними абсолютными температурами рабочего тела в процессах подвода и отвода теплоты.
(8)
Следствие V. Коэффициент полезного действия и холодильный коэффициент цикла Карно всегда выше этих коэффициентов эффективности для любых других термодинамических циклов тепловых машин, осуществляемых в одинаковом диапазоне предельных температур рабочего тела ( ).
Это следствие вытекает из анализа соотношений по определению КПД цикла Карно и любого термодинамического цикла = =1 - теплового двигателя. Вследствие того, что Т1 >Тm1 и Т2 < Тm2
. (9)
Аналогичный вывод можно сделать и при сравнении холодильных коэффициентов обратных циклов
. (10)
Рассматриваемое следствие утверждает, что цикл Карно является эталонным циклом, по сравнению с которым можно определить термодинамическое совершенство любого цикла, осуществляемого в заданном интервале предельных значений температур рабочего тела.
Следствие VI. Изменение энтропии системы равно сумме изменений энтропии всех тел, входящих в систему (теорема аддитивности энтропии).
Количество теплоты, полученное в элементарном процессе системой, состоящей из тел, можно определить из соотношения
, (11)
что и подтверждает справедливость сформулированного следствия
. (12)
Вопрос №20.
В рамках классической термодинамики второе начало термодинамики формулируется, как обобщённый принцип существования и возрастания энтропии, то есть . Если , то процесс – обратимый. Если , то процесс реальный.
Для изолированной системы (то есть ) выполняется принцип существования энтропии: . Для реальной системы выполняется принцип возрастания энтропии: .
Поскольку в рамках классической формулировки второго начала термодинамики невозможно определение энтропии реального газа, то этот процесс делят на два этапа:
Второе начало термодинамики (принцип существования энтропии) .
Второе начало термодинамики (принцип возрастания энтропии) .
Математическое выражение принципа существования энтропии: . При этом выполняются следующие условия:
Абсолютная температура является единственной функцией (спросить!!!).
Невозможен одновременный теплообмен.
Невозможно в рамках одной пространственной системы осуществить одновременное превращение работы в тепло и тепла в работу.
Вопрос № 21
Следствие I. Невозможно осуществление полного превращения теплоты работу, т.е. нельзя создать вечный двигатель второго рода с коэффициентом полезного действия равным единице.Это следствие вытекает из постулата в формулировке Томсона-Кельвина, согласно которой всякий тепловой двигатель должен иметь как минимум два источника теплоты с различной температурой Т1 и Т2. Следовательно, всегда > 0 и поэтому
.
Следствие II. КПД реального теплового двигателя и холодильный коэффициент реальной холодильной машины, в которых осуществляются циклы при температурах внешних источников Т1 и Т2 , всегда меньше КПД и холодильного коэффициента обратимых тепловых машин, циклы в которых осуществляются между теми же внешними источниками:
< обр ; < обр .
Следствия принципа существования энтропии.
И зменение энтропии всей системы может быть подсчитано отдельно:
Площадь под графиком . Если , то , если , то .
Математическое определение абсолютной температуры: .
Принцип возрастания энтропии.
Работа может быть полностью превращена в теплоту: .
Принцип необратимости процессов в природе:
.
.
Абсолютная температура недостижима, так как . Так как , то .
Вопрос №22
Смеси жидкостей, паров и газов.
Термодинамическая смесь – система, состоящая из химически невзаимодействующих друг с другом компонентов.
Состав смеси задаётся либо массовой концентрацией компонентов - , либо молярным составом - (объёмный).
, где - масса одного компонента смеси, - масса всей смеси.
, где - число киломолей вещества, - число киломолей смеси.
Для смеси нужно уметь определять среднюю молекулярную массу и среднюю газовую постоянную .
Если смесь является идеальным газом, то .
Если смесь является реальным газом, то .
Псевдокритические параметры:
Схемы смешивания газов.
, следовательно .
, следовательно .
Закон Дальтона: давление смеси равно сумме парциальных давлений компонентов.
Парциальное давление.
Вопрос № 23